البانتوغراف

كان الاستخدام الأصلي للبانتوغراف هو نسخ وتكبير الرسومات الخطية . أما النسخ الحديثة فتباع كلعب تقنية.

يستخدم النحاتون نسخة ثلاثية الأبعاد من البانتوغراف، ^{[ 4 ]} وهي عادةً عبارة عن ذراع كبير متصل بنقطة ثابتة في أحد طرفيه، يحمل إبرتين دوارتين موجهتين في نقاط مختلفة على طول هذا الذراع. ومن خلال ضبط الإبرتين، يمكن تحقيق نسب تكبير أو تصغير مختلفة. اخترع هذا الجهاز المخترع ورائد البخار جيمس وات ، وطوّره بنيامين شيفرتون عام 1836. زُوّدت آلة شيفرتون برأس قطع دوار لنحت نسخ مصغّرة من منحوتات شهيرة. ^{[ 5 ]} مع ذلك، فقد حلّت محلها الآن إلى حد كبير أنظمة التوجيه الموجهة بالحاسوب التي تمسح النموذج ضوئيًا وتستطيع إنتاجه بمجموعة متنوعة من المواد وبأي حجم مطلوب، ^{[ 6 ]} كما يمكن استخدام البانتوغراف ثلاثي الأبعاد لتكبير المنحوتات عن طريق تبديل موضع النموذج والنسخة. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

لا تزال هناك نسخة أخرى مستخدمة على نطاق واسع لتقليل حجم التصاميم البارزة الكبيرة للعملات المعدنية إلى الحجم المطلوب للعملة. ^{[ 9 ]}

كانت إحدى مزايا أقراص الفونوغراف والجراموفون على الأسطوانات في تسعينيات القرن التاسع عشر - قبل توفر التضخيم الإلكتروني - هي إمكانية إنتاج أعداد كبيرة من الأقراص بسرعة وبتكلفة زهيدة. في عام ١٨٩٠، كانت الطريقتان الوحيدتان لتصنيع نسخ من الأسطوانة الأصلية هما صبّ الأسطوانات (وهي عملية بطيئة، وتنتج في البداية نسخًا رديئة للغاية)، أو نسخ الصوت صوتيًا عن طريق وضع أبواق جهازي فونوغراف معًا أو ربطهما معًا بأنبوب مطاطي (يسجل أحدهما بينما يقوم الآخر بتشغيل الأسطوانة). بدلًا من نسخ الأسطوانة الأصلية، كان البديل الآخر هو تسجيل الأداء على عدة أجهزة جراموفون في وقت واحد، مرارًا وتكرارًا، مما يجعل كل أسطوانة نسخة أصلية. حلّ إديسون ، وبيتيني ، وليون دوغلاس، وغيرهم هذه المشكلة (جزئيًا) عن طريق ربط قلم التسجيل وقلم التشغيل معًا ميكانيكيًا، ونسخ أخاديد الأسطوانة ميكانيكيًا. مع تحسن عملية التشكيل، استُخدمت الأسطوانات المقولبة كقوالب رئيسية للبانتوغراف. وقد استخدمتها شركتا إديسون وكولومبيا عام 1898، واستمر استخدامها حتى يناير 1902 تقريبًا (بعد ذلك، بدأت كولومبيا بتشكيل الشمع البني). وقامت بعض الشركات، مثل شركة يونايتد ستيتس فونوغراف في نيوارك، نيو جيرسي ، بتزويد الشركات الصغيرة بأسطوانات رئيسية لنسخها، أحيانًا باستخدام البانتوغراف. وكان بإمكان آلات البانتوغراف إنتاج حوالي 30 أسطوانة يوميًا، وبمعدل يصل إلى 150 أسطوانة لكل قالب رئيسي. نظريًا، يمكن استخدام قوالب البانتوغراف لإنتاج 200 أو 300 نسخة إذا تم تشغيل القالب والنسخة بشكل عكسي، وبالتالي يتم نسخ الأسطوانة بشكل عكسي. وهذا، نظريًا، من شأنه أن يطيل عمر قالب البانتوغراف باستخدام الجزء غير البالي أو الأقل تآكلًا من التسجيل للنسخ. وقد استخدمت شركة باثيه هذا النظام في إنتاج أسطواناتها المقطوعة عموديًا حتى عام 1923. كان يتم التسجيل على أسطوانة رئيسية قطرها 130 مم (5 بوصات ) وطولها 100 أو 150 مم (4 أو 6 بوصات ) ، تدور بسرعة عالية. وقد تم ذلك لأن الأسطوانة الناتجة كانت تُصدر صوتًا عاليًا جدًا ودقة صوتية فائقة. بعد ذلك، تُوضع الأسطوانة على محور آلة نسخ تُشغَّل بإبرة مثبتة على ذراع، مما ينقل الصوت إلى قرص شمعي رئيسي، يُطلى كهربائيًا ويُستخدم لطباعة النسخ. نتج عن هذا النظام انخفاض طفيف في دقة الصوت وظهور بعض التشويش، ولكنه حافظ على جودة صوت عالية نسبيًا. أما أسطوانات إديسون الماسية، فقد صُنعت بالتسجيل مباشرةً على القرص الشمعي الرئيسي.  

قبل ظهور تقنيات التحكم مثل التحكم الرقمي (NC وCNC) والتحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC)، لم يكن من الممكن تحديد محيط الأجزاء المكررة التي تُصنع على آلة التفريز عن طريق تحريك أداة القطع بطريقة "توصيل النقاط" (بحسب الأرقام). كانت الطرق الوحيدة للتحكم في حركة أداة القطع هي ضبط المواضع يدويًا باستخدام مهارة يدوية (مع حدود طبيعية لدقة الإنسان ) ، أو تتبع حركة قالب أو نموذج بطريقة ما، وجعل أداة القطع تحاكي حركة قلم التتبع. إذا كان رأس التفريز مثبتًا على جهاز تجميع، فإنه يمكن قطع جزء مكرر (وبمختلف مقاييس التكبير غير 1:1) ببساطة عن طريق تتبع قالب. (كان القالب نفسه يُصنع عادةً بواسطة صانع أدوات وقوالب باستخدام أساليب ورشة الأدوات ، بما في ذلك الطحن عبر القرص متبوعًا بالنحت اليدوي باستخدام المبارد و/أو رؤوس آلة الطحن ). كان هذا في جوهره نفس مفهوم نسخ المستندات باستخدام جهاز البانتوغراف المزود بقلم، ولكنه يُطبق على تشغيل المواد الصلبة مثل المعادن أو الخشب أو البلاستيك. يوجد أيضًا توجيه البانتوغراف ، وهو مطابق من حيث المفهوم لطحن البانتوغراف (كما هو الحال مع توجيه CNC). استخدمت مخرطة بلانشارد، وهي مخرطة نسخ طورها توماس بلانشارد ، نفس المفهوم الأساسي.

أتاح تطوير وانتشار تقنيات التحكم الرقمي (NC) والتحكم الرقمي الحاسوبي (CNC) ووحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) وغيرها من تقنيات التحكم في الصناعة طريقةً جديدةً للتحكم في حركة قاطع التفريز: وذلك عن طريق تغذية المشغلات ( المحركات المؤازرة ، والمحركات التزامنية ، والبراغي اللولبية ، ومنزلقات الماكينة، والمغازل ، وما إلى ذلك) بالمعلومات من برنامج، والتي بدورها تحرك القاطع وفقًا لتوجيهات المعلومات. واليوم، تُجرى معظم عمليات التشغيل الآلي التجارية باستخدام هذه الطرق المحوسبة القابلة للبرمجة. أما الميكانيكيون المنزليون، فيُرجح أنهم يعملون يدويًا، إلا أن التحكم المحوسب قد وصل إلى مستوى ورش العمل المنزلية أيضًا (وإن لم يكن منتشرًا على نطاق واسع كنظيره التجاري). ولذلك، أصبحت ماكينات التفريز ذات البانتوغراف من الماضي إلى حد كبير. لا تزال تُستخدم تجاريًا، ولكن بمستوى منخفض ومتناقص باستمرار. لم يعد مصنعو أدوات الآلات يبنونها جديدة، ولكن لا يزال هناك سوق صغير للماكينات المستعملة. أما بالنسبة لخاصية التكبير والتصغير في البانتوغراف (حيث يتم تحديد المقياس بواسطة أطوال الذراع القابلة للتعديل)، فيتم تحقيقها في أنظمة التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC) عبر حسابات رياضية يطبقها الحاسوب على معلومات البرنامج بشكل فوري تقريبًا. وتُدمج وظائف تغيير المقياس (وكذلك وظائف الانعكاس) في لغات برمجة مثل G-code .

في تطبيق آخر مشابه للرسم الهندسي، يُدمج البانتوغراف في آلة نقش مزودة بقاطع دوار بدلاً من القلم، وصينية عند طرف المؤشر لتثبيت لوحات حروف مقطوعة مسبقًا (تُسمى "النسخة")، والتي يتبعها المؤشر، وبالتالي يقوم القاطع، عبر البانتوغراف، بإعادة إنتاج "النسخة" بنسبة مُحددة لأذرع البانتوغراف. يتراوح النطاق النموذجي لهذه النسبة بين 1:1 كحد أقصى و50:1 كحد أدنى (تخفيض). بهذه الطريقة، يستطيع الفنيون نقش الأرقام والحروف بدقة ونظافة على القطعة. لم يعد البانتوغراف شائع الاستخدام في النقش الحديث، حيث حلّت محله تقنيات النقش بالليزر والنقش الدوراني المحوسبة.

كانت آلة "ثقب لوحة المفاتيح" التي ابتكرها هيرمان هوليريث ، والتي استخدمت في تعداد الولايات المتحدة لعام 1890، تصميمًا يعتمد على البانتوغراف، ويشار إليها أحيانًا باسم "آلة ثقب البانتوغراف". ^{[ 10 ]}

ومن الأجهزة التي استخدمت هذه الآلية في أوائل القرن التاسع عشر جهاز البوليغراف ، الذي ينتج نسخة مكررة من الرسالة أثناء كتابة الأصل.

في عام 1886، حصل إدوارد سيلينج على براءة اختراع لآلة حاسبة حائزة على جوائز تعتمد على البانتوغراف، على الرغم من أنها لم تحقق نجاحًا تجاريًا. ^{[ 11 ]}

قد يقوم مشغلو آلات الخياطة ذات الذراع الطويلة بتتبع نمط ورقي (بانتوغراف) باستخدام مؤشر ليزر لخياطة نمط مخصص على اللحاف. ^{[ 12 ]} وتتبع الآلات المحوسبة البانتوغرافات الرقمية.

اخترع لين بويد بنتون آلة نقش بانتوغرافية لتصميم الخطوط، ^{[ 13 ]} والتي لم تكن قادرة فقط على تغيير حجم نمط تصميم خط واحد إلى مجموعة متنوعة من الأحجام، بل كانت قادرة أيضًا على تكثيف التصميم وتمديده وإمالته (رياضيًا، هذه حالات من التحويل الأفيني ، وهي العملية الهندسية الأساسية لمعظم أنظمة الطباعة الرقمية اليوم، بما في ذلك PostScript ). ^{[ 14 ]}

استخدم ريتشارد فاينمان تشبيه البانتوغراف كوسيلة لتقليص حجم الأدوات إلى مقياس النانومتر في حديثه " هناك مساحة كبيرة في الأسفل ".